lf除尘灰应用于kr搅拌脱硫的工艺实践(终稿--).doc

LF炉除尘灰应用于KR搅拌脱硫的工艺实践刘勇 王清波 俞海明（新疆八一钢铁集团股份有限公司第二炼钢厂，新疆 乌鲁木齐）摘要：铁水预处理KR法脱硫采用高铝渣粉和钙基混合脱硫剂脱硫，脱硫剂成本占到总成本的70%以上，为了降低成本，本文介绍了一种源于LF炉除尘灰的极细颗粒组成的新型脱硫剂，在120吨转炉生产线KR脱硫站上应用的效果关键词：LF除尘灰；KR法脱硫；脱硫效果；The technology practice of LF furnace dust removal ash applied to KR stirring desulfurizationLIUYong ,WANGQing-bo, YUHai-ming （No.2 Steel Making Plant of Bayi Iron and Steel Co.,Ltd.,Urumuqi,Xinjiang,China ）Abstract:Molten iron pretreatment KR desulphurization using high alumina slag powder mixed with calcium based desulfurizer desulfurization, desulfurization agent costs accounted for more than 70% of the total cost, in order to reduce costs, this paper introduces a kind of very fine particles is the result of LF furnace dust removal ash composition of new type desulfurizer, converter in 120 tons production line KR desulphurization site application effect. Key words: LF dust; KR desulphurization; The desulfurization effect; 1 前言近30年来铁水脱硫技术迅速发展，现已有十几种处理方法，其中应用最广泛且最具代表性的主要是喷吹法和KR机械搅拌法。

通过对两种脱硫工艺的技术设备、脱硫效果、温降、铁损、成本等多方面的综合比较， KR法脱硫在深脱硫、成本和脱硫稳定性方面优势突出国内外对KR法脱硫的认可度越来越高[1、2]，尤其是近几年在大中型钢铁企业得到广泛应用新疆八一钢铁集团第二炼钢厂铁水预处理配备AB双工位KR机械搅拌脱硫站，日处理铁水近5000吨，日消耗脱硫粉剂约50～60吨随着钢铁市场的持续低迷，也要求在预处理脱硫工序进行挖潜降本在铁水预处理KR法脱硫成本构成的因素中，脱硫剂占总成本的70%以上笔者通过化验分析和综合冶金传输理论及热力学条件，首次将LF炉除尘灰这种极细颗粒还原性钙质材料运用至KR脱硫过程中，以替代部分脱硫粉剂，从而降低脱硫成本，通过前期试验，取得了预期的脱硫效果本文予以简述，供同行参考2 工艺技术参数（1）铁水包公称容量：120t；（2）铁水处理温度：1250℃～1380℃； （3）脱硫周期为28～45min；（4）高铝渣粉的加入量：60～80Kg/炉；（5）脱硫率：96%～98%；（6）脱硫模式以深脱硫（处理终点[S]≤0.005%）为例，混合脱硫剂用量如下表1：表1：混合脱硫剂的消耗情况Table 1: mixing desulfurizer consumption situation脱硫模式目标S%进站铁水S%混合脱硫剂消耗（kg）深脱≤0.0050.030-0.040900—10000.040-0.0501000—11000.050-0.0601100—12000.060-0.0701200—13000.070-0.0801300—14003 KR法脱硫的工艺原理KR法脱硫就是将耐火材料制成的搅拌器插入铁水包液面下一定深处，并使之旋转。

当搅拌器旋转时，铁水液面形成“V”形旋涡(中心低，四周高)，使加入的脱硫剂微粒在浆叶端部区域内由于湍动而分散，并沿着半径方向“吐出”，然后悬浮，绕轴心旋转和上浮于铁水中，也就是说，借这种机械搅拌作用使脱硫剂卷入铁水中并与之接触，混合、搅动，从而进行脱硫反应．当搅拌器开动时，在液面上看不到脱硫剂，停止搅拌后，所生成的干稠状渣浮到铁水面上，扒渣后即达到脱硫的目的4 KR法脱硫反应的热力学条件KR法脱硫使用的脱硫剂主体是石灰，与铁水中的硫发生如下的脱硫反应[3]：[S]+(CaO)=(CaS)+[O] 由上式可以看出，降低铁水终点硫含量，要求高CaO活度及铁水的低氧活度在铁水中，可能有C、Si、Al参与脱氧反应，其脱氧反应方程式如下：[C]+[O]=CO0.5[Si]+[O]=0.5SiO22/3[Al]+[O]=1/3Al2O3比较上述反应的标准自由能变化，不难发现在1500℃以下，碳不参加脱氧反应铁水中的脱氧元素主要是硅和铝，其脱氧顺序可以根据如下式子判断：SiO2+4/3[Al]=[Si]+2/3Al2O3鉴于以上的因素，第二炼钢厂KR法脱硫工艺使用混合脱硫剂和高铝渣粉做为脱硫剂进行脱硫，高铝渣粉和混合脱硫剂的成份、理化指标见下表2、3、4:表2：高铝渣粉的成份（质量百分数W[]%）Table 2: high aluminum slag powder ingredients (weight percent W [] %)成份要求　Al%Al2O3%SiO2%C%P%S%粒度/mm含量45.4041.304.651.170.120.335-15表3：混合脱硫剂的成份（质量百分数W[]%）Table 3: mixing desulfurizer component (weight percent W [] %)CaOCaF2S+P 80.19%6.20%0.03表4：混合脱硫剂粒度组成Table 4: the grain size of mixing desulfurizer直径/mm>1.00.6～1.00.6～0.3<0.3比例/%≤10≥50≥30≤105 新型脱硫剂可行性分析5.1 影响KR法脱硫的因素分析由前面的论述可知，不论哪一种脱硫反应，都是通过以下五个环节进行的：(1)[S]通过脱硫剂颗粒表面铁液边界层向反应界面扩散，即外扩散；(2)界面化学反应：[S]+(O2-)=(S2-)+[O]； (3)[O]离开反应界面通过铁液边界层向铁液内部扩散，亦外扩散；(4)S2-穿过CaS产物层向石灰颗粒内部扩散，即内扩散；(5)石灰内部O2-穿过CaS层向反应界面扩散，亦内扩散；在高温下，界面化学反应速度非常快，以上所有脱硫各个环节过程中，脱硫剂参与脱硫基本上遵循：脱硫剂由大颗粒向小颗粒解离，小颗粒向大分子解离，大分子向小分子，小分子向原子解离、扩散、反应。

从传输理论上讲，缩短反应时间，就是提高脱硫效率的关键因素，通过以上分析可知，以合适的方式加入极细颗粒的脱硫剂，有利于脱硫反应的进行，能够有效的提高脱硫效率5.2 极细颗粒脱硫剂的来源与特点简介宝钢集团八钢公司第二炼钢厂2#精炼炉主要冶炼容器钢、中厚板钢、汽车板钢等品种，其除尘系统为独立的除尘系统，其中LF炉的工艺参数如下：LF炉形式：120吨AC-LF冶炼周期/min：20～45日产量/吨：4000除尘灰日产生收集量/吨：8～122#LF除尘系统的除尘灰主要构成分为以下几方面：1) 在LF精炼过程中，LF脱氧剂，渣料，合金等原料，在电弧区有部分脱氧剂被汽化蒸发，在风机的抽吸作用下进入除尘系统2) 有部分碳质材料被合成，比如增碳剂和渣料石灰，反应形成电石，小颗粒部分被布袋捕收进入除尘系统3) LF使用的各类脱氧剂中间的小颗粒部分，在电弧的冲击下，在氩气搅拌、高温条件下也被激发产生振动，被除尘系统抽入灰仓该厂的精炼除尘灰经过分析，发现存在大量还原性物质，尤其以钙质还原剂CaC2、CaO为主要成粉，其理化指标见下表5：表5：除尘灰的理化指标Table 5: dust produced in the physical and chemical indicatorsSiO%CaO%MgO%Tfe%CaC2P%Al2O3粒度/mm4.2～8.826～457～154～620～400.03～0.110～20<1从上表可以看出，精炼炉除尘灰中除含有CaC2、CaO极细颗粒外，还含有一定量MgO 、Al2O3、SiO2等极细颗粒成分，对于脱硫反应极为有利，主要表现在以下几个方面：1) 由于三类物质加入之后，CaC2参与脱氧以后，能够与MgO、SiO2通过形成以钙镁橄榄石为主的低熔点基础渣[4]。

何环宇教授研究成果表明[5]，S固溶于钙铝酸盐中，其多相结构的形成，取决于Ca2+和S2-之间反应过程中的熵变,所以精炼炉除尘灰的成分有利于Ca2+和S2-的结合，有利于缩短反应时间2) 精炼除尘灰还含有一定量的Al2O3，起到降低脱硫渣熔点，固溶脱硫产物的特点3) 除尘灰极细颗粒，加入以后，减少了颗粒向分子、分子向原子解离的过程，很快就能够参与反应，有利于提高脱硫效率因此，依据以上原理，我们认为LF精炼除尘灰适合作为KR脱硫剂6 工艺实践自2012年12月20日起，该厂在KR脱硫站A、B工位进行批量试验，各试验均以深脱硫为例，试验方案及方法如下：1、选择初始S含量相同的铁水，在不加试验料的情况下进行脱硫，试验数据如表6：表6：未加试验料的脱硫试验Table 6: the experiment of desulfurization without test material初始S%混合脱硫粉加入量/kg高铝渣粉加入量/kg脱硫时间/min终点S%0.030～0.070987～156560～8080.001～0.0052、在原有的混合脱硫剂和高铝渣粉不减量的情况下，加入150Kg除尘灰，试验数据如表7：表7：加试验料的脱硫试验Table 7: the experiment of desulfurization with test material初始S%混合脱硫粉加入量/kg高铝渣粉加入量/kg脱硫时间/min实验料加入量/kg终点S%0.030～0.070971～153560～8081500.001～0.003 通过以上试验对比分析，在原操作工艺不变的情况下，加入试验料150Kg/包，终点的硫含量有变化，说明在深脱硫条件下，在原有工艺条件下脱硫反应达到平衡以后，除尘灰的加入对于反应有进一步的影响，深脱硫的效果优于原有的工艺。

3、仍然选取初始S含量相同的铁水，将混合脱硫粉剂量减少190Kg/包，同时，等量加入极细颗粒除尘灰，试验数据如表8：表8：加试验料减混合脱硫剂的脱硫试验Table 8: test is expected to reduce mixing desulfurizer desulfurization test初始S%混合脱硫粉加入量/kg。